以工智机为基座，迎接可计算制造新时代

“发展新质生产力是我国实现现代化的必由之路，而可计算制造是新质生产力的重要组成部分。”3月29日，中国工程院院士李国杰在2024中科时代产品战略发布会暨可计算制造高峰论坛上表示。会上，《可计算制造白皮书（2023年）》（以下简称《白皮书》）及中科时代工业智能计算机（以下简称“工智机”）正式发布。

《白皮书》显示，可计算制造是一种由数据、模型、网络、算力、软件共同组成的一体化智能系统，通过应用新一代信息技术、自动化技术、工业软件以及现代管理思想，实现制造企业全领域、全流程的系统化应用，推动制造业的智能化、高效化和灵活化。可计算制造的核心本质是实现OODA（感知Observe、判定Orient、决策Decide、行动Act）在产品全生命周期的全流程打通，实现端到端的自动化和智能化。

可计算制造将带来全新制造范式

随着通用人工智能技术日渐成熟，边缘算力不断突破，工业各要素单位联网，形成以数据驱动、模型推理、软件定义、算力保障、网络为骨架的制造业信息技术（IT）和操作技术（OT）深度融合的技术趋势，有力推动制造业数字化转型，成为时代发展特色。

然而，目前，我国制造业IT层与0T层间出现断层。产业转型升级主要集中于企业前端业务的数字化与网络化，主要围绕在产品设计、销售、企业管理等方面，即对相关数据的IT采集和管理已具有一定基础；而企业生产操作领域，基于数据的推理、计算、规划、以及终端的智能化控制，即0T化仍处于早期阶段。

基于此，中国科学院计算技术研究所针对我国制造业产业升级提出了“可计算制造”。《白皮书》指出，可计算制造的引入，将把以控制为核心传统制造方式，延伸到以计算为核心的新型制造范式中，填补制造业IT与0T间的断层，实现IT与0T的融合，改变企业IT强、0T弱的现状。可计算制造将使制造业实现市场分析、产品设计、销售、供应链管理、排产、生产、售后全流程可计算，打通信息流与操作流，实现感知、判断、决策、行动的智能生产闭环。以提高产品质量为核心，将生产效率、生产周期、生产成本、管理水平提升到新的水平。可计算制造将带来全新的制造范式。

在可计算制造形成过程中，人工智能具有重要推动力。“过去两年，人工智能的成绩主要体现在与消费者互动的虚拟世界，即人机对话、文字图像生成等方面。”李国杰认为，未来5至10年，人工智能的发展或从虚拟空间转向以制造业为代表的实体空间智能体系，赋能各种实体经济应用。他表示，要实现这一转变，将需要打造一个有算力、数据、知识、模型的一体化平台，以缩短研发周期，提高经济生产力。

李国杰表示，一个企业能够做出很好的产品，很多都是不可言传的知识。“如（企业）老师傅的一些经验，有些知识是书本之外的技术总结。因此，我们需要通过大模型不断总结形成新的知识，才能把新型制造带向真正智能化领域。”

可计算制造的硬件基础

类似功能手机向智能手机转变、燃油汽车向新能源汽车推进，工业自动化也朝着计算机化的方向发展。在这一趋势下，中科时代（深圳）计算机系统有限公司（以下简称“中科时代”）近年来研发了一系列工业智能计算机，提出“基于智能PC技术和软件定义技术实现工业智能化”，其核心技术已获得多项国家发明专利和实用新型专利。

新发布的工智机将计算面、控制面与硬件面解耦，通过国产商用芯片、双域操作系统和一型虚拟化技术，同时在一台计算机中实现了控制域的PLC控制、运动控制、DCS控制、CNC控制、机器人控制，以及计算域的视觉、HMI、仿真、数据库、通信、AI等桌面非实时应用，将“定制硬件+封闭软件”推向“统一硬件+智能软件”，实现了IT与0T在基础设施层的融合，为00DA的感知、判定提供计算算力，为决策与执行提供控制算力，IT与0T在工智机中融合为00DA环，使其代替PLC、工控机、运动控制器、DCS、SCADA等，成为可计算制造的硬件基础。

“工智机实现了高端工业控制计算领域的关键技术突破，为智能制造发展打下坚实基础。”中国科学院计算技术研究所研究员韩银和在接受记者采访时表示，人工智能是新型工业化的标配，需要算力支持。传统的PLC很难满足人工智能对算力的需求，工智机通过高性能硬件和可扩展的软件，实现计算和控制的深度融合，数倍提升计算能力，在实现精确控制的同时，支撑制造过程的智能化，是实现制造智能化升级的核心利器。

中科时代CEO马君表示，工智机有两大核心“灵魂”：

一是中科时代自主研发的工业操作系统——MetaOS。目前，我国缺少专为工业定制的、国产的操作系统。MetaOS定位于能提供强大计算性能、同时可以高速运动控制的双域操作系统，能兼容所有上位计算应用和下位的控制应用，做到硬实时、大算力、算控一体。

二是中科时代的工业编程平台——MetaFacture。该平台为用户提供了一个统一、开放的混合编程环境，能够非常方便地拓展各类功能插件和通讯，同时，平台为用户提供了大量开发工具和算法库，使客户在开发应用算法方面提升效率。

据悉，中科时代的工智机主要面向高端制造领域，已在3C电子、光伏、半导体、锂电包装等行业落地应用。马君介绍，很多客户通过采用中科时代的开放系统，开发布署了企业自己的算法，达到降本增效目的。“我们混合IDE编程环境，将客户的工艺流程、业务经验算法快速封装成功能块，提高编程效率，替代了DCS+工控机的编程方式。例如，我们在新疆一家企业已经成功部署了400多台多晶硅还原炉控制系统，可以让客户轻松、安全运行其想植入的节能算法，为企业一年节约电费2亿多元。”

当前，推进科技创新和产业创新深度融合，以新技术培育新产业，引领产业升级，已成为形成新质生产力，推进高质量发展的重要着力点。无论是节约成本还是提高效率，可计算的制造都将对未来的工业自动化和智能制造起到杠杆作用，助力我国经济发展，实现更高水平的工业制造。